Pembuatan lapisan nikel-kromium-kromium-karbida dengan penyemprotan ultrasonik

Penyemprotan supersonik adalah teknologi rekayasa permukaan canggih yang menggunakan semburan suhu tinggi dan kecepatan tinggi untuk melelehkan atau sebagian melelehkan bahan pelapis, kemudian mendepositkannya ke permukaan substrat dengan kecepatan tinggi untuk membentuk lapisan berkinerja tinggi. Di antara lapisan-lapisan tersebut, lapisan nikel-kromium/kromium karbida yang dibuat dengan penyemprotan api supersonik sangat banyak digunakan dalam aplikasi industri.

I. Prinsip Teknis Teknologi penyemprotan api supersonik memanfaatkan pembakaran intensif bahan bakar (seperti kerosin, propana, atau hidrogen) dengan oksigen bertekanan tinggi di dalam ruang pembakaran untuk menghasilkan aliran gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi. Aliran gas ini dipercepat hingga kecepatan supersonik saat melewati nosel Laval yang dirancang khusus, membentuk jet berkecepatan tinggi yang stabil. Serbuk komposit paduan nikel-kromium dan kromium karbida yang digunakan dalam proses penyemprotan dimasukkan ke dalam jet ini, dipanaskan dengan cepat hingga menjadi cair atau setengah cair, dan menumbuk permukaan substrat yang telah diolah sebelumnya (misalnya, diampelas) dengan kecepatan sangat tinggi (biasanya melebihi 600 m/s). Partikel-partikel cair tersebut merata di atas substrat, mendingin dengan cepat, dan menumpuk serta mengeras, akhirnya membentuk lapisan cermet yang padat dan terikat erat.

II. Karakteristik Lapisan Inti Lapisan nikel-kromium/kromium karbida yang dibuat menggunakan proses ini memiliki sifat-sifat luar biasa sebagai berikut:

Sifat Mekanik yang Unggul: Lapisan ini menggabungkan kekerasan tinggi dengan ketangguhan yang baik. Kekerasan mikronya biasanya berkisar antara 760 HV hingga 995 HV. Paduan nikel-kromium, yang bertindak sebagai fase pengikat, memberikan ketangguhan dan kekuatan ikatan yang sangat baik, sementara fase keras kromium karbida yang terdispersi memberikan dukungan utama terhadap ketahanan aus. Kekuatan ikatan rata-rata antara lapisan dan substrat melebihi 60 MPa.

Mikrostruktur padat: Karena kecepatan partikel yang disemprotkan sangat tinggi, partikel tersebut sepenuhnya berubah bentuk saat benturan, menghasilkan superposisi yang rapat dan memungkinkan porositas lapisan dikontrol pada tingkat yang sangat rendah yaitu 1-2%. Porositas rendah merupakan kunci ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi lapisan yang sangat baik.

Performa suhu tinggi yang unggul: Lapisan ini mempertahankan performa yang stabil dalam jangka waktu lama dalam kisaran suhu operasi 538℃ hingga 900℃. Lapisan ini menunjukkan retensi kekerasan suhu tinggi yang tinggi dan ketahanan yang signifikan terhadap oksidasi dan erosi gas. Studi menunjukkan bahwa pada lingkungan suhu tinggi 620℃, ketahanannya terhadap erosi partikel padat beberapa hingga sepuluh kali lebih tinggi daripada substrat baja tahan panas biasa.

Ketahanan lingkungan yang baik: Fase pengikat paduan nikel-kromium itu sendiri memiliki ketahanan oksidasi dan korosi yang baik. Ketika dikombinasikan dengan kromium karbida, lapisan tersebut secara efektif menahan oksidasi suhu tinggi, korosi sulfur, dan erosi dari berbagai semprotan garam dan media kimia.

III. Area Aplikasi Utama

Dirgantara: Digunakan untuk segel tahan aus dan tahan abrasi pada komponen ujung panas seperti bilah kompresor mesin dan selubung turbin.

Energi & Tenaga: Digunakan secara luas untuk perlindungan suhu tinggi dan perpanjangan umur pipa boiler di pembangkit listrik tenaga batu bara dan gas, bilah turbin uap, dan bagian transisi turbin gas.

Manufaktur Industri: Diterapkan pada komponen-komponen utama seperti rol metalurgi, katup suhu tinggi, pemandu tungku sintering, poros pompa petrokimia, dan cincin segel mekanis.

IV. Material Nikel-Kromium-Kromium Karbida yang Cocok untuk Penyemprotan Supersonik.